(57)【要約】【課題】  耐圧性あるいは気密性を保持して、気体の流量を精度よく計測することができる気体流量計測装置を提供する。【解決手段】  耐圧ケース１１及び耐圧カバー１５により形成される収容室１２，１６内に、平行な一対の軸２２，２４にそれぞれ互いに噛み合わされた一対のロータ２３，２５がケーシング２１のロータ室２６内に配置された容積流量式の構造を有する気体体積計測部２０が収容されている。耐圧ケース１１には、軸２２の端部に取り付けられた回転板４１に設けられた磁性体４２の通過による流量パルスを検知するパルスセンサ４３が取り付けられ、ロータ２３，２５の頂部には、シール材４６が取り付けられ、耐圧ケース１１には、ロータ室２６に連通する流入路１３及び流出路１４が形成され、流出路１４には気体の圧力及び温度を検知する圧力センサ４４及び温度センサ４５が設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧ケース及び耐圧カバーにより形成される収容室内に、平行な一対の軸にそれぞれ互いに噛み合わされた一対のロータがケーシングのロータ室内に配置された容積流量式の構造を有する気体体積計測部が収容されていることを特徴とする気体流量計測装置。
【請求項２】
前記耐圧ケースには、前記軸の端部に取り付けられた回転板に設けられた磁性体の通過による流量パルスを検知するパルスセンサが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の気体流量計測装置。
【請求項３】
前記ロータの頂部には、柔軟で耐磨耗性を有するシール材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の気体流量計測装置。
【請求項４】
前記耐圧ケースには、前記ロータ室に連通する流入路及び流出路が形成され、該流出路には気体の圧力及び温度を検知する圧力センサ及び温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１記載の気体流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスの充填装置等に使用される気体流量を計測するための気体流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境エネルギー問題の要請から、ガソリンや軽油等の自動車燃料の代替エネルギーとして、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）あるいは水素ガス等を使用することが検討されている。このような燃料ガスは、圧縮した高圧ガスとしてガス充填装置により自動車に充填している。このガス充填装置において、ガスの充填量を計測するために、コリオリ式質量流量計が使用されることが多いが、この質量流量計では、例えば、質量流量に比例するコリオリ力の信号を検知するため、水素ガス等のように軽い気体の場合には、検出信号も小さく、ノイズや振動等の影響を受け易く、精度よく充填量を計測することが困難であった。これに関して、本出願人は、複数の圧力レベルのガスを充填したタンクをロードセル等の重量計測計により計量し、これらタンクからガスの圧力差を利用して充填するガス充填装置を開示している（例えば、特許文献１参照。）。また、本出願人は、ガソリンや軽油等の流量計として、連続的に接触する歯を有する一対のロータを平行に設けた容積式回転流体装置を開示している（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２１７０１６号公報（第３〜４ページ、図１）
【特許文献２】特公昭６３−６８０８号公報（第３〜３ページ、図１〜４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のガス充填したタンクの重量を重量計測計により測定するガス充填装置では、タンク自体の重量に比較して、充填されるガスが水素ガス等のように重量が小さい場合には、精度が出にくい問題点があった。また、ガソリンや軽油等を計量するための容積式の流量計は、非圧縮性の液体燃料の計測に適しているが、そのまま高圧ガスの流量計測に使用することが困難であった。すなわち、圧縮天然ガスあるいは水素ガスは、圧力及び温度により体積変化が大きく、また耐圧性あるいは気密性を保持できる構造が必要となるとともに、摺動部分からのガス漏れを少なくする必要がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、高圧燃料ガスの流量を精度よく計測できる気体流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明にあっては、耐圧ケース及び耐圧カバーにより形成される収容室内に、平行な一対の軸にそれぞれ互いに噛み合わされた一対のロータがケーシングのロータ室内に配置された容積流量式の構造を有する気体体積計測部が収容されていることを特徴とするものである。気体体積計測部が、耐圧ケース及び耐圧カバー内の収容室内に配置されているため、気体の圧力を直接に受けることがなく、耐圧性あるいは気密性を保持して、気体の流量を精度よく計測することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明にあっては、前記耐圧ケースには、前記軸の端部に取り付けられた回転板に設けられた磁性体の通過による流量パルスを検知するパルスセンサが取り付けられていることを特徴とするものである。耐圧ケースの気密性を保持して流量パルスを検出することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明にあっては、前記ロータの頂部には、柔軟で耐磨耗性を有するシール材が取り付けられていることを特徴とするものである。シール材が設けられていることで気体の漏れを少なくすることができる。
【０００８】
請求項４記載の発明にあっては、前記耐圧ケースには、前記ロータ室に連通する流入路及び流出路が形成され、該流出路には気体の圧力及び温度を検知する圧力センサ及び温度センサが設けられていることを特徴とするものである。圧力センサ及び温度センサにより気体の温度及び圧力による気体流量を標準状態で正確に補正することができる。
【発明の効果】
【０００９】
耐圧ケース及び耐圧カバーにより形成される収容室内に、平行な一対の軸にそれぞれ互いに噛み合わされた一対のロータがケーシングのロータ室内に配置された容積流量式の構造を有する気体体積計測部が収容されていることで、気体の圧力を直接に受けることがなく、耐圧性あるいは気密性を保持して、気体の流量を精度よく計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１〜図３は本発明実施形態の気体流量計測装置を説明する図であり、図１は気体流量計測装置の断面図、図２は図１の気体流量計測装置のＡ−Ａ線断面図、図３は気体流量計測装置のロータの断面図である。
【００１１】
本実施形態の気体流量計測装置１０は、耐圧ケース１１及び耐圧カバー１５により形成される収容室１２及び１６内に、容積流量式の構造を有する気体体積計測部２０が配置され、圧縮天然ガスあるいは水素ガス等の高圧燃料ガスの流量を計測する装置であり、例えば、ガス充填装置等に使用されるものである。
【００１２】
耐圧ケース１１は、例えば、ステンレス鋼等からなり、高圧燃料ガスに対して少なくとも２０ＭＰａ（メガパスカル）程度の圧力に対する耐圧力を備えるよう十分な肉厚を有する円筒形状に形成され、その中心部に、気体体積計測部２０を配置するために、一方側の端面が開口された円筒状の収容室１２が形成されている。この収容室１２は、円筒の端面側から所定の深さまで一定の径を有する円筒状に形成され、奥側がやや小径を有する円筒状に形成されている。この耐圧ケース１１には、円筒面の周囲から収容室１２に向けてそれぞれ連通するようにガスの流入路１３及び流出路１４が形成されている。また、耐圧ケース１１には、高圧燃料ガスの圧力及び温度を検知する圧力センサ４４及び温度センサ４５が外部から取り付けられるようになっており、それぞれの検出部分が流出路１４の途中に臨まされている。流入路１３は、高圧燃料ガスを貯蔵したタンク等に連通され、また、流出路１４は、例えば、ガスを充填するための自動車等の燃料タンクに連通されるようになっている。耐圧カバー１５は、肉厚板状の円筒形状に形成され、その一方の端面側に収容室１２の内径より大きい内径を有し、奥側が小径を有し、全体として凹部状の収容室１６が形成され、この収容室１６の端面の周囲にシール材１７を装着する部分が形成されている。この耐圧カバー１５は、その収容室１６が形成された端面側を、耐圧ケース１１の円筒状の収容室１２が開口された端面側にシール材１７を介装して当接させ、ボルト１８により耐圧ケース１１に固定されるようになっている。すなわち、耐圧ケース１１及び耐圧カバー１５により、気体体積計測部２０を配置する収容室１２及び１６が形成され、かつ収容室１２内に連通するガスの流入路１３及び流出路１４が形成されている。
【００１３】
気体体積計測部２０は、ケーシング２１と、平行に配置された一対の軸２２，２４と、一対の軸２２，２４にそれぞれ取り付けられケーシング２１内に配置され互いに噛み合わされた一対のロータ２３，２５と、軸２２，２４の両端部側を軸受によりそれぞれ回転自在に取り付けるための軸受カバー２９，３４と、これら軸受カバー２９，３４に取り付けられる軸受押え３０，３２，３５，３７と、軸２２，２４の一方の端部側に取り付けられたタイミングギア３９，４０と、軸２２の他方の端部側に取り付けられた回転板４１等とから構成されている。
【００１４】
ケーシング２１は、耐圧ケース１１の収納室１２内に隙間なく密着して取り付けられる短い円筒状に形成され、内部にロータ室２６が形成されている。このロータ室２６は、後に詳細に説明する平行に配置されて噛み合わされた一対のロータ２３，２５が配置されるほぼ楕円筒状に形成され、ロータ２３，２５がその頂部を内面に接触しつつ回転するようになっている。また、ケーシング２１には、円筒の周面からロータ室２６内に連通する流入部２７及び流出部２８がそれぞれ形成されている。これらの流入部２７及び流出部２８は、ケーシング２１が耐圧ケース１１に配置されたとき、それぞれ対応する流入路１３及び流出路１４に連通されるようになっている。
【００１５】
ロータ２３及び２５は、同一の形状で同一の連続的に接触する歯形（実施形態では、歯数４）を有する形状で、それぞれ平行に配置された軸２２及び２４に取り付けられ、一方の歯型の頂部が他方の溝部と噛み合うようになっている。また、ロータ２３及び２５は、その長さがケーシング２１と同じ程度の長さに形成され、それぞれの頂部がロータ室２６の内面に接触しつつ回転するようになっている。ロータ２３及び２５の頂部には、ガスの漏れを少なくするために、柔軟で耐磨耗性を有するプラスチック材料等からなるシール材４６が取り付けられている。軸２２及び２４は、それぞれロータ２３及び２５の両端部側から突出する長さに形成されている。収容室１２の奥側に突出された側の軸２２及び２４端部は、軸受カバー２９に取り付けられた軸受３３及び３１により回転自在に支持されている。この軸受カバー２９は、外形が収容室１２の内径に入る大きさに形成され、ケーシング２１の端面にボルト等で固定されている。軸受３３及び３１は、軸受カバー２９にそれぞれボルト等により取り付けられた軸受押え３２及び３０により固定されている。また、一方の軸受押え３２からさらに突出された軸２２の端部には、流量計測のために軸回転数をパルス信号として発信させる回転板４１が取り付けられている。この回転板４１は、その端面に複数個の磁性体４２が取り付けられている。この回転板４１に対峙する耐圧ケース１１部分には、軸２２の回転による回転板４１の磁性体４２の通過によりパルス信号を検知するパルスセンサ４３が取り付けられている。収容室１２の端面側から突出された軸２２及び２４の端部側は、耐圧カバー１５の収納室１６内に突出され、同様に軸受カバー３４に取り付けられた軸受３８及び３６により回転自在に支持されている。この軸受カバー３４は、外形が収容室１６の端面側の内径に入る大きさに形成され、耐圧ケース１１の端面にボルト等で固定されている。軸受３８及び３６は、軸受カバー３４にそれぞれボルト等により取り付けられた軸受押え３７，３５により固定されている。また、耐圧カバー１５の奥側の収容室１６内において突出された軸２２及び２４の端部側には、それぞれ互いに噛み合わされた同じ歯数のタイミングギア３９及び４０がボルト等で取り付けられている。なお、軸受カバー２９，３４と軸２２，２４
との間にはガス漏れを防止するシール材が設けられている。
【００１６】
上記構成の気体流量計測装置１０では、タンクからガス圧により供給される高圧燃料ガスが耐圧ケース１１の流出路１４から、気体体積計測部２０のケーシング２１内の流入部２７を通りロータ室２６内に流れ、一対のロータ２３，２５が頂部をロータ室２６の内面に接触しつつ互いに噛み合いながら、ガスの流通する容積に比例して回転し、流出部２８から流出路１４に流れ、自動車等のタンクに充填される。ロータ２３，２５の回転は、タイミングギア３９，４０により互いに反対方向に同期して回転し、その回転数は軸２２の端部に取り付けられた回転板４１に設けられた磁性体４２の通過をパルスセンサ４３により検知される。また、流出路１４を通過するガスの圧力及び温度は、圧力センサ４４及び温度センサ４５により検知される。したがって、気体体積計測部２０において、パルスセンサ４３の流量パルスにより高圧燃料ガスが通過する容積を検知することができ、このときの圧力及び温度を圧力センサ４４及び温度センサ４５により検知することで、例えば、０℃で１気圧の標準状態でのガス容積に換算することができる。気体体積計測部２０は、耐圧ケース１１及び耐圧カバー１５内の収容室１２及び１６内に配置されているため、ガスの圧力を直接に受けることがなく、耐圧性あるいは気密性を保持できる。また、ロータ２３，２５の頂部には、柔軟で耐磨耗性を有するシール材４６が取り付けられているため、ガス漏れを少なくしてガスの流量を精度よく計測することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態において、ロータ２３，２５を歯数４の歯型に形成にした例で説明したが、例えば、サイン歯形、サイコロイド歯形、トロコイド歯形等でもよく、歯数も実施形態に限定されない。また、計測するガスも任意にできる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
高圧ガスの充填装置等に使用される気体流量を計測するための気体流量計測装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明実施形態の気体流量計測装置の断面図である。
【図２】図１の気体流量計測装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明実施形態の気体流量計測装置のロータの断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  気体流量計測装置
１１  耐圧ケース
１２  収容室
１３  流入路
１４  流出路
１５  耐圧カバー
１６  収容室
１７  シール材
１８  ボルト
２０  気体体積計測部
２１  ケーシング
２２  軸
２３  ロータ
２４  軸
２５  ロータ
２６  ロータ室
２７  流入部
２８  流出部
２９  軸受カバー
３０  軸受押え
３１  軸受
３２  軸受押え
３３  軸受
３４  軸受カバー
３５  軸受押え
３６  軸受
３７  軸受押え
３８  軸受
３９  タイミングギア
４０  タイミングギア
４１  回転板
４２  磁性体
４３  パルスセンサ
４４  圧力センサ
４５  温度センサ
【図１】
2005265740.tif 000003
【図２】
2005265740.tif 000004
【図３】
2005265740.tif 000005